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JP4615436B2 - 無線送信機、無線受信機、無線通信システム、無線送信方法及び無線受信方法 - Google Patents

無線送信機、無線受信機、無線通信システム、無線送信方法及び無線受信方法 Download PDF

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JP4615436B2 JP2005374134A JP2005374134A JP4615436B2 JP 4615436 B2 JP4615436 B2 JP 4615436B2 JP 2005374134 A JP2005374134 A JP 2005374134A JP 2005374134 A JP2005374134 A JP 2005374134A JP 4615436 B2 JP4615436 B2 JP 4615436B2
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Description

本発明は、無線送信機、無線受信機、無線通信システム、無線送信方法及び無線受信方法、特に、複数の送信アンテナから受信アンテナに対して信号を送信するための無線送信機、無線受信機、無線通信システム、無線送信方法及び無線受信方法に関する。
近年、複数の送信アンテナを具備する無線送信機から、送信アンテナ毎に異なる遅延を与えて同時に信号を送信するDTD(Delay Transmit Diversity:遅延送信ダイバーシチ)、あるいはCDTD(Cyclic Delay Transmit Diversity:循環遅延送信ダイバーシチ)を用いるマルチキャリア伝送が提案されている(非特許文献1)。
非特許文献1に記載されている技術では、複数の送信アンテナを備える無線送信機から、無線受信機へ信号を送信している。無線受信機では受信アンテナにより、無線送信機の複数の送信アンテナからそれぞれ送信される信号の合成波を受信する。
図32(a)、(b)は、2つの送信アンテナと1つの受信アンテナとの間の伝搬路の時間領域表現である遅延プロファイルを示す図である。図32(a)は、2つの送信アンテナのうち、一方の送信アンテナで信号を送信した場合の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬路の時間領域表現である遅延プロファイルを示す図である。横軸は時間、縦軸は受信電力を示している。無線受信機は、異なる時間に2つの信号w01、w02を受信している。図32(b)は、2つの送信アンテナのうち、他方の送信アンテナで信号を送信した場合の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬路の時間領域表現である遅延プロファイルを示す図である。横軸は時間、縦軸は受信電力を示している。無線受信機は、異なる時間に3つの信号w03〜w05を受信している。
図33(a)、(b)は、無線受信機が無線送信機から受信する信号について説明するための図である。前記他方の送信アンテナから受信アンテナに送信される信号(図32(b))が、前記一方の送信アンテナから受信アンテナに送信される信号(図32(a))に対して遅延時間τを付加したものである場合、つまり、一方の送信アンテナと他方の送信アンテナの間で、上述したDTD、あるいはCDTDを採用した場合には、図33(a)に示すように、送信信号は、図32(a)と図32(b)に示す遅延プロファイルを合成した伝搬路を通り、受信アンテナに到着したとみなすことができる。図33(b)は、図33(a)を周波数領域表現したものであり、横軸は時間、縦軸は受信電力を示している。dmaxは最大遅延時間を示す。
上記の送信ダイバーシチ方式を用いると、常にチャネルの周波数選択性を強くできるため、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重変調)方式などのマルチキャリア伝送では、周波数ダイバーシチ効果が得られ、優れた平均BER(Bit Error Rate:ビット誤り率)特性を得ることが可能となる。
なお、DTDとCDTDとの違い、及び循環遅延については非特許文献1に記載されている。
図34(a)、(b)は、DTDを適用した場合の信号の一例を示す図である。図34(a)は、前記一方の送信アンテナから送信する信号を示しており、図34(b)は、前記他方の送信アンテナから送信する信号を示している。ここでは、一方の送信アンテナから送信する信号に対して、他方の送信アンテナから送信する信号に遅延を付加している。図34(a)、(b)では、1シンボルが、4サンプルからなる有効シンボル区間と、1サンプルからなるガードインターバル区間とから構成されている。ここで、有効シンボル区間内に注目すると前記他方の送信アンテナでは、前記一方の送信アンテナに比べて1サンプルの遅延が生じている。
図35(a)、(b)は、CDTDを適用した場合の信号の一例を示す図である。図35(a)は、前記一方の送信アンテナから送信する信号を示しており、図35(b)は、前記他方の送信アンテナから送信する信号を示している。ここでは、一方の送信アンテナから送信する信号に対して、他方の送信アンテナから送信する信号に循環遅延を付加している。図35(a)、(b)では、1シンボルが、4サンプルからなる有効シンボル区間と、1サンプルからなるガードインターバル区間とから構成されている。ここで、有効シンボル区間内に注目すると前記他方の送信アンテナでは、前記一方の送信アンテナに比べて1サンプルの遅延が生じている。
なお、マルチキャリア伝送では、SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio:信号対干渉雑音比)推定、伝搬路推定を行うための参照信号として、サブキャリアに既知の間隔で既知信号であるパイロットチャネルを挿入する(非特許文献2)。
図36、図37は、無線送信機が送信する信号に配置されるパイロットチャネルを示す図である。ここで、横軸は周波数であり、縦軸は時間である。ここでは、無線送信機が送信する信号が、時間軸方向に5個の時間帯域に分割されており、周波数軸方向に15個の周波数帯域に分割されている。よって、無線送信機が送信する信号は、5×15=75個の単位領域から構成されている。なお、単位領域とは、1つの時間帯域及び1つの周波数帯域で定まる領域をいう。
図36は、同じ時間帯域に属する単位領域に対して、間隔ΔNf=4の等間隔でパイロットチャネルを配置した場合を示している。つまり、単位領域S(1,1)、S(1,5)、S(1,9)、S(1,13)にパイロットチャネルを配置した場合を示している。ここで、信号中で最も早い時間帯域に属し最も低い周波数帯域に属する単位領域を基準とした場合に、x番目に早い時間帯域に属しy番目に低い周波数帯域に属する単位領域をS(x,y)と表している。
また、図37は、異なる時間帯域に属する単位領域に対して、間隔ΔNf=4の等間隔でパイロットチャネルを配置した場合を示している。つまり、単位領域S(1,1)、S(4,5)、S(1,9)、S(4,13)にパイロットチャネルを配置した場合を示している。
図36、図37において、単位領域S(2,8)における伝搬路推定値を算出する場合、例えば、図36の矢印d01、図37の矢印d02〜d04で繋いだ4つのパイロットチャネルから算出した伝搬路推定値の平均値とすることで精度よく伝搬路を推定することが可能となる。
信学技報RCS2004-392,"周波数領域等化を用いるDS-CDMAへのCyclic Delay Transmit Diversityの適用効果" 3GPP寄書,R1-050853,"Common Pilot Channel Structure for OFDM Based Radio Access in Evolved UTRA Downlink"
以上のように、OFDMなどのマルチキャリア伝送では、CDTDなどの送信ダイバーシチを適用することで、周波数選択性を強くすることが可能となり、周波数ダイバーシチ効果により良好な平均BER特性を得ることができる。一方で、受信信号の周波数選択性が強く、周波数変動が激しくなると、図38(a)、(b)に示すにように単位領域S(1,1)、S(1,5)、S(1,9)、S(1,13)に配置した各パイロットチャネルの伝搬路C1の差が大きくなる。なお、図38(a)は、横軸に周波数、縦軸に受信電力を取っており、パイロットチャネルでの受信信号の受信電力が周波数に対して大きく変動していることを示している。また、図38(b)は、横軸に周波数、縦軸に時間を取っている。
上述したように、図38(b)の4つのパイロットチャネルから算出した伝搬路推定値の平均を用いてパイロットチャネル周辺の単位領域(例えば、単位領域S(2,8))の伝搬路C1を推定すると、各パイロットチャネルの受信電力が大きく異なっているために、伝搬路推定精度が劣化するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数選択性が強い場合であっても、精度良く通信対象機器との間の伝搬路を推定することができる無線送信機、無線受信機、無線通信システム、無線送信方法及び無線受信方法を提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を決定するパイロットチャネル数決定部と、前記パイロットチャネル数の情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項2に記載の無線送信機の前記パイロットチャネル数決定部は、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0か否かに基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を決定する。
また、請求項3に記載の無線送信機の前記パイロットチャネル数決定部は、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0ではない場合に、送信遅延時間が0である場合に比べて、前記伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を減少させる。
また、請求項4に記載の無線送信機の前記パイロットチャネル数決定部は、前記複数の送信アンテナから送信する信号間の遅延時間が所定の閾値より大きい場合に、当該閾値より小さい場合に比べて、パイロットチャネル数を減少させる。
また、請求項5に記載の無線送信機の前記所定の閾値は、チャンクの周波数帯域幅の逆数である
また、請求項6に記載の無線送信機の前記所定の閾値は、ユーザ占有帯域幅の逆数である。
また、請求項7に記載の無線送信機の前記パイロットチャネル数決定部は、遅延送信ダイバーシチにより前記複数の送信アンテナから送信する信号間の遅延量が増加するにつれて、パイロットチャネル数を減少させる。
また、請求項8に記載の無線送信機は、前記パイロットチャネル数に基づいてパイロットチャネルの振幅を可変させる振幅設定部を有する。
また、請求項9に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項10に記載の無線送信機は、送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間情報に基づいてパイロットチャネルの振幅を可変させる振幅設定部を有する。
また、請求項11に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0か否かの情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項12に記載の無線送信機は、前記送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0か否かの情報に基づいてパイロットチャネルの振幅を可変させる振幅設定部を有する。
また、請求項13に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が所定の閾値より大きいか否かの情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項14に記載の無線送信機は、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が所定の閾値より大きいか否かの情報に基づいてパイロットチャネルの振幅を可変させる振幅設定部を有する。
また、請求項15に記載の無線送信機の前記所定の閾値は、チャンクの周波数帯域幅の逆数である
また、請求項16に記載の無線送信機の前記所定の閾値は、ユーザ占有帯域幅の逆数である。
また、請求項17に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間情報に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネルを決定するパイロットチャネル決定部と、前記伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネルの情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項18に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0か否かの情報に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネルを決定するパイロットチャネル決定部と、前記伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネルの情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項19に記載の無線送信機は、複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が所定の閾値より大きいか否かに基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネルを決定するパイロットチャネル決定部と、前記伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネルの情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部とを有する。
また、請求項20に記載の無線送信機の前記制御チャネル生成部は、共通制御チャネルを生成する。
また、請求項21に記載の無線送信機の前記制御チャネル生成部は、共有制御シグナリングチャネルを生成する。
また、請求項22に記載の無線受信機は、受信アンテナと、前記受信アンテナが受信した信号に含まれる遅延送信ダイバーシチの遅延時間情報に基づいて、伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を取り出すパイロットチャネル数決定部と、前記受信アンテナが受信した信号に含まれるパイロットチャネルのうち前記パイロットチャネル数情報で定まる数のパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定する伝搬路推定部とを有する。
また、請求項23に記載の無線受信機の前記パイロットチャネル数決定部は、前記受信アンテナが受信した信号に含まれる遅延送信ダイバーシチの遅延時間情報が0か否かに基づいて伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を決定する。
また、請求項24に記載の無線受信機の前記パイロットチャネル数決定部は、前記遅延送信ダイバーシチの遅延時間が0ではない場合には、遅延時間が0である場合に比べて、パイロットチャネル数を減少させたパイロットチャネル数情報を生成する。
また、請求項25に記載の無線受信機の前記パイロットチャネル数決定部は、遅延送信ダイバーシチによる前記無線送信機が具備する複数の送信アンテナ間の遅延量が所定の閾値より大きい場合に、当該閾値より小さい場合に比べて、パイロットチャネル数を減少させたパイロットチャネル数情報を生成する。
また、請求項26に記載の無線受信機の前記所定の閾値は、チャンクの周波数帯域幅の逆数である。
また、請求項27に記載の無線受信機の前記所定の閾値は、ユーザ占有帯域幅の逆数である。
また、請求項28に記載の無線受信機の前記パイロットチャネル数決定部は、遅延送信ダイバーシチの遅延量が増加するにつれて、パイロットチャネル数を減少させたパイロットチャネル数情報を生成する。
また、請求項29に記載の無線受信機は、受信アンテナと、前記受信アンテナが受信した信号に含まれる伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を取り出すパイロットチャネル数決定部と、前記伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報で定まる数のパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定する伝搬路推定部とを有する。
また、請求項30に記載の無線受信機は、受信アンテナと、前記受信アンテナが受信した信号に含まれる伝搬路推定に使用するパイロットチャネルであるパイロットチャネル情報を取り出すパイロットチャネル決定部と、前記受信アンテナが受信した信号に含まれるパイロットチャネルのうち前記パイロットチャネル情報で定まるパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定する伝搬路推定部とを有する。
また、請求項31に記載の無線通信システムは、請求項1又は19に記載の無線送信機と、請求項22に記載の無線受信機とからなる。
また、請求項32に記載の無線通信システムは、請求項9、11、13のいずれかの項に記載の無線送信機と、請求項29に記載の無線受信機とからなる。
また、請求項33に記載の無線通信システムは、請求項17、18、19のいずれかの項に記載の無線送信機と、請求項30に記載の無線受信機とからなる。
また、請求項34に記載の無線送信方法は、複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を決定し、前記パイロットチャネル数の情報を格納した信号を生成し、前記信号を前記複数の送信アンテナから送信する。
また、請求項35に記載の無線受信方法は、受信アンテナが受信した信号に含まれる遅延送信ダイバーシチの遅延時間情報に基づいて、伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を取り出し、前記受信アンテナが受信した信号に含まれるパイロットチャネルのうち前記パイロットチャネル数情報で定まる数のパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定する。
本発明では、複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数をパイロットチャネル数決定部により決定し、パイロットチャネル数の情報を格納した信号を制御チャネル生成部により生成するようにした。
これにより、無線受信機は、複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間に基づいて、パイロットチャネル数の情報を参照することにより、伝播路推定に使用するパイロットチャネル数を変化させることができるため、OFDMなどのマルチキャリア伝送において、DTD、CDTDなどの遅延送信ダイバーシチを行うことにより、マルチキャリア伝送での利点である周波数ダイバーシチ効果を効果的に得ながら、周波数選択性に影響されること無く、高精度な伝搬路推定を行うことが可能となる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、無線送信機が備える複数の送信アンテナ間に遅延を与えて信号を送信する遅延送信ダイバーシチの代表例として、CDTDを用いる場合について説明する。
CDTDを適用する本実施形態による無線送信機では、通信システムの方式などにより、どの単位領域にパイロットチャネルを配置するか決められている。ここで、単位領域とは、周波数軸と時間軸からなる平面において、所定の周波数帯域と所定の時間帯域により定まる長方形状の領域をいう。
図1は、単位領域へのパイロットチャネルの割り当て方の一例を示す図である。図1において、横軸は周波数であり、縦軸は時間である。ここで、本実施形態における説明では、最も早い時間帯域に属し最も低い周波数帯域に属する単位領域を基準とした場合に、x番目に早い時間帯域に属しy番目に低い周波数帯域に属する単位領域をS(x,y)と表す。図1では、単位領域S(1,1)、S(1,3)、S(1,5)、S(1,7)、S(1,9)、S(1,11)、S(1,13)、S(1,15)、S(1,17)、S(1,19)、S(1,21)、S(1,23)、S(1,25)、S(1,27)、S(1,29)、S(1,31)にパイロットチャネルが配置されている。ここでは、間隔N=2の等間隔で同一の時間帯域(x=1)に属する単位領域に対してパイロットチャネルが配置されている。
これらのパイロットチャネルには、符号長SF=4のOVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)符号が周波数軸方向に亘って乗算されている。#1〜#4は、以下の式(1)で示すようにパイロットチャネルに乗算しているOVSF符号系列CSF.m(m=1,2,・・・,SF、SFは符号長)のSF=4のときの構成要素を示す。
SF.m=(#1、#2、・・・、#SF) ・・・(1)
例えば、SF=4のときは、C4.1=(1,1,1,1)、C4.2=(1,1,−1,−1)、C4.3=(1,−1,1,−1)、C4.4=(1,−1,−1,1)となる。
パイロットチャネルには、セル毎、又はセクタ毎、又は送信アンテナ毎に異なるOVSF符号系列が乗算され、セル、セクタ、送信アンテナの区別などに使用される。後述する他の実施形態においても同様である。なお、セルとは、無線送信機により無線通信が可能な領域をいう。また、セクタとは、前記セルを複数に分割した領域をいう。
無線送信機は、図1で示したように単位領域に配置されたパイロットチャネルを送信する。無線受信機は、伝搬路を通って受信した受信信号に配置されているパイロットチャネルを用いて伝搬路推定を行う。
無線受信機では、受信信号に含まれる単位領域に配置されているパイロットチャネルに対して、乗算されているOVSF符号により逆拡散処理を行う。ここで、一連のOVSF符号(#1〜#4)が乗算されている単位領域が含まれる周波数の区間A1〜A4に含まれるパイロットチャネルに対する逆拡散結果をそれぞれD1、D2、D3、D4とする。
次に、区間A2の区間における伝搬路推定値HA2を、区間A2とその両側の領域A1、A3との逆拡散結果D1、D2、D3の平均値から求める。また、区間A3の区間における伝搬路推定値HA3を、区間A3とその両側の領域A2、A4との逆拡散結果D2、D3、D4の平均値から求める。つまり、移動平均を算出することにより伝搬路推定値を求める。
ただし、周波数軸方向の両端の区間A1、A4の伝搬路推定値HA1、HA4などのように移動平均を算出することが困難な区間においては、この限りではない。例えば、区間A1の伝搬路推定値HA1として、逆拡散結果D1、D2の平均値を利用するようにしてもよい。
なお、上述した説明では、逆拡散結果を平均化しているが、受信した信号のパイロットチャネルが配置されたサブキャリアの振幅(又は電力)及び位相そのものを伝搬路推定値であるとし、伝搬路推定値の算出区間において、各パイロットチャネルの伝搬路推定値を平均化することも可能である。なお、パイロットチャネルの配置、パイロットチャネル、及び乗算されているOVSF符号、伝搬路推定値を算出するのに使用するパイロットチャネル数は、無線受信機において既知である。
以上のように、所望の伝搬路推定区間を中心に移動平均をとることにより、伝搬路推定の精度を向上することが可能となる。
なお、図1で説明した伝搬路推定方法において、平均化する際に重み付けを行うこともできる。
図2は、逆拡散結果から伝搬路推定値を算出する際に重み付けを行う方法について説明するための図である。ここでは、伝搬路推定を行う区間をA2(図1)とし、区間A2を中心に両側1区間(区間A1、A3)による移動平均を行う場合の重み付け方法について説明する。図2のグラフの傾きは、平均数などにより算出する。区間A1、A2、A3の重み係数を各々、z1、z2、z3とすると、区間A2の伝搬路推定値HA2は、以下の式(2)により表すことができる。
HA2=(z1×D1+z2×D2+z3×D3)/3 ・・・(2)
このように、移動平均において重み付けを行うことにより、更に伝搬路推定の精度を向上することが可能となる。重み係数としては、例えば、z1=0.6、z2=1、z3=0.6などの値を用いる。
図3は、異なる時間帯域に属する単位領域に対してパイロットチャネルを配置する場合について説明するための図である。図3において横軸は周波数、縦軸は時間を表している。1行目(x=1)の時間帯域に属する単位領域S(1,1)、S(1,3)、S(1,5)、S(1,7)、S(1,9)、S(1,11)、S(1,13)、S(1,15)、S(1,17)、S(1,19)、S(1,21)、S(1,23)、S(1,25)、S(1,27)、S(1,29)、S(1,31)に共通パイロットチャネルをΔN=2の等間隔で配置している。ここで、共通パイロットチャネルとは、定常的に配置し、複数台の無線受信機において伝搬路推定のために共通して使用されるパイロットチャネルである。
また、3行目(x=3)の時間帯域に属する単位領域S(3,2)、S(3,4)、S(3,6)、S(3,8)、S(3,10)、S(3,12)、S(3,14)、S(3,16)、S(3,18)、S(3,20)、S(3,22)、S(3,24)、S(3,26)、S(3,28)、S(3,30)、S(3,32)に個別パイロットチャネルをΔNf=2の等間隔で配置している。個別パイロットチャネルとは、一時的に配置し、無線受信機において伝搬路推定のために使用されるパイロットチャネルである。
また、図3において、3行目の時間帯域(x=3)に属する単位領域に配置されるパイロットチャネルを個別パイロットチャネルとしたが、これに限らず、共通パイロットチャネル、または、伝搬路推定が可能なパイロットチャネルであればよい。
なお、共通パイロットチャネル、個別パイロットチャネルについての詳細については後述する。
パイロットチャネルには、符号長SF=4の上述した式(1)のOVSF符号系列が周波数軸方向に亘って乗算されており、3行目(x=3)の時間帯域に属する単位領域に配置した個別パイロットチャネルには、1行目(x=1)の時間帯域に属する単位領域に配置した共通パイロットチャネルに乗算したOVSF符号系列を2ビット循環シフトした系列を乗算している。
次に、図3で示すように配置された信号を受信した無線受信機は、その受信信号のパイロットチャネルを用いて伝搬路推定を行う。無線受信機では、まず、受信信号に含まれる単位領域に配置されているパイロットチャネルに対して、乗算されたOVSF符号により逆拡散処理を行う。図3において、一連のOVSF符号(#1〜#4)が乗算された共通パイロットチャネルの逆拡散結果を、左側(周波数が低い側)より、D1、D2、D3、D4とする。また、一連のOVSF符号(#1〜#4)が乗算された個別パイロットチャネルの逆拡散結果を、左側(周波数が低い側)より、D5、D6、D7、D8とする。
次に、例えば、区間A2における伝搬路推定値HA2は、逆拡散結果D1、D2、D3、D5、D6、D7の平均値を求めて、移動平均を算出することにより求める。また、区間A3における伝搬路推定値HA3は、逆拡散結果D2、D3、D4、D6、D7、D8の平均値を求めて、移動平均を算出することにより求める。
上述した説明では、各伝搬路推定区間に配置されているパイロットチャネルを全て使用して伝搬路推定を行っているが、無線受信機などの移動速度などに応じて共通パイロットチャネルのみを使用して伝搬路推定を行うことも可能である。例えば、区間A2における伝搬路推定値HA2は、逆拡散結果D1、D2、D3、D5、D6、D7の平均値とする場合と、逆拡散結果D1、D2、D3の平均値とする場合を移動速度に応じて切り替えるようにしてもよい。
また、上述した説明では、逆拡散結果を平均化しているが、受信した信号のパイロットチャネルが配置された単位領域の周波数帯域における振幅(あるいは電力)及び位相そのものを伝搬路推定値であるとし、伝搬路推定算出区間において、各パイロットチャネルの伝搬路推定値を平均化することも可能である。なお、パイロットチャネルの配置、パイロットチャネル、及び乗算されているOVSF符号、伝搬路推定値を算出するのに使用するパイロットチャネル数は、無線受信機において既知である。
上述した伝搬路推定値の算出方法は、一例であり、ある所望区間の伝搬路推定において、周辺の複数のパイロットチャネルを使用することで、伝搬路推定時のSINR、または、SNR(Signal to Noise power Ratio:信号対雑音比)を向上させるようにしてもよい。
なお、図3では、パイロットチャネルとして、共通パイロットチャネル、あるいは個別パイロットチャネルを使用した一例を示したが、伝搬路推定が可能なパイロットチャネルであればその他のパイロットチャネルを使用してもよい。
共通パイロットチャネル、個別パイロットチャネルについては、以下のとおりである。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)において検討されているEvolved UTRA&UTRANにおいては、物理チャネルのパイロットチャネルとして、共通パイロットチャネル、個別パイロットチャネルが提案されている。共通パイロットチャネルは、複数台の無線受信機において伝搬路推定のために共通して使用されるパイロットチャネルである。また、個別パイロットチャネルは、1台の無線受信機において伝搬路推定のために使用されるパイロットチャネルである。
共通パイロットチャネルは、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式のパイロットチャネルに相当し、AMCS(Adaptive Modulation and Coding Scheme)方式における下りリンク伝搬路状況の推定、及びセルサーチ、上り送信電力制御の伝搬路ロス測定に使用されている。
個別パイロットチャネルは、アダプティブアレーアンテナなどセル共用アンテナと異なる伝搬路(指向性)を有する送信アンテナから、個別移動局に送信され、又は受信品質の低い移動局に対して、下りリンク共通パイロットチャネルの補強の目的で使用することもできる。なお、上記の共通パイロットチャネル、個別パイロットチャネルのW−CDMA及びHSDPA(High Speed Downlink Packet Access)の物理チャネルについては、「立川敬二、“W−CDMA移動通信方式”、ISBN4−621−04894−5」に記載されている。
(第1の実施形態)
本実施形態は、遅延送信ダイバーシチであるCDTDを適用するか否かにより、伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数を切り替えることで、伝搬路推定算出区間を変化させる。
図4は、本発明の第1の実施形態における無線送信機1から無線受信機2へ信号が到達する様子を示した概略図である。無線送信機1は、具備する2本の送信アンテナa1、a2から信号s1、s2をそれぞれ送信し、無線受信機2は、具備する1本の受信アンテナa3によりそれらの信号を受信する。
図5(a)〜(d)は、本実施形態による無線送信機1から無線受信機2に送信される信号について説明するための図である。図5(a)は、無線送信機1が具備している送信アンテナa1と無線受信機2が具備している受信アンテナa3間の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを示す図である。時間tに信号s1が受信される。図5(b)は、無線送信機1が具備している送信アンテナa2と無線受信機2が具備している受信アンテナa3間の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルである。時間tに信号s2が受信される。
図5(c)は、無線送信機1において、CDTDを適用しない場合、すなわち2本の送信アンテナa1、a2から同時に信号s1、s2を送信した場合の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを示す図である。時間tに信号s1、時間tに信号s2が受信される。
図5(d)は、無線送信機1において、CDTDを適用し、2本の送信アンテナa1、a2間に遅延時間τを与えて信号s1、s2を送信した場合の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを示す図である。信号時間tに信号s1、時間t(=t+τ)に信号s2が受信される。
ここで、CDTDを適用しないとは、送信アンテナa1と送信アンテナa2間の遅延時間τ=0とすることである。すなわち、遅延時間がτ=0とτ≠0により、伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数を切り替えることと同意である。
図6(a)、(b)は、CDTDを適用しない場合において、無線送信機1と無線受信機2との間で送受信される信号について説明するための図である。図6(a)は、図5(c)の遅延プロファイルを周波数軸表現したものであり、横軸に周波数、縦軸に受信電力を取っている。図6(b)は、無線送信機2の送信信号に対するパイロットチャネル配置の一例を示す図である。図において、横軸は周波数であり、縦軸は時間である。
図6(b)は、1行目(x=1)の周波数帯域に属する単位領域S(1,1)、S(1,3)、S(1,5)、S(1,7)、S(1,9)、S(1,11)、S(1,13)、S(115,)、S(1,17)、S(1,19)、S(1,21)、S(1,23)、S(1,25)、S(1,27)、S(1,29)、S(1,31)に、周波数軸方向にΔN=2の間隔で、パイロットチャネルを配置した場合を示している。
パイロットチャネルには、符号長SF=4のOVSF符号が周波数軸方向に亘って乗算されている。図6(b)における#1〜#4は、上述した式(1)で示すOVSF符号系列CSF.m(m=1,2・・・,SF、SFは符号長)のSF=4のときの構成要素を示している。
無線送信機1がCDTDを非適用で信号を送信し、無線受信機2が、上記図6(b)で示すパイロットチャネル配置の信号を受信した場合、無線受信機2は、例えば図6(b)の区間A2の伝搬路推定値HA2は、区間A1、A2、A3に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D1、D2、D3の平均値を算出することにより求められる。また、区間A3の伝搬路推定値は、区間A2、A3、A4に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D2、D3、D4の平均値を算出することにより求められる。
このように、図6(b)では、所定の区間の伝搬路推定値を算出するために利用する周波数帯域を3区間(例えば、区間A1〜A3)としている。つまり、パイロットチャネル平均数Navg=3としている。
図7(a)、(b)は、CDTDを適用した場合において、無線送信機1と無線受信機2との間で送受信される信号について説明するための図である。
図7(a)は、図4の無線受信機2の受信信号を、横軸に周波数、縦軸に受信電力を取って示しており、図5(d)の遅延プロファイルを周波数軸表現したものである。図7(b)は、無線送信機1(図4)の送信信号のパイロットチャネル配置を示す図であり、図6(b)と同様のパイロット配置とし、OVSF符号系列を乗算している。図において、横軸は周波数であり、縦軸は時間である。
図7(b)は、1行目(x=1)の周波数帯域に属する単位領域S(1,1)、S(1,3)、S(1,5)、S(1,7)、S(1,9)、S(1,11)、S(1,13)、S(115,)、S(1,17)、S(1,19)、S(1,21)、S(1,23)、S(1,25)、S(1,27)、S(1,29)、S(1,31)に、周波数軸方向にΔN=2の間隔で、パイロットチャネルを配置した場合を示している。
無線送信機1がCDTDを適用して信号を送信し、無線受信機2が、図7(b)で示すパイロットチャネル配置の信号を受信した場合、無線受信機2は、例えば区間A2の伝搬路推定値HA2を、区間A2に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D2を算出することにより求めている。また、区間A3の伝搬路推定値を、区間A3に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D3を算出することにより求めている。つまり、図7(b)では、パイロットチャネル平均数Navg=1としている。
以上のように、CDTDを適用しない場合の伝搬路推定を算出時の平均化数Navg=3に対して、CDTDを適用する場合にNavg=1に減らすことにより、伝搬路推定値算出に使用する周波数帯域Fを狭めることが可能となる。図6(b)のCDTDを適用しない場合には、Navgの周波数帯域幅は、単位領域における周波数帯域幅の24倍である。また、図7(b)のCDTDを適用する場合には、Navgの周波数帯域幅は、単位領域における周波数帯域幅の8倍である。
その結果、伝搬路推定値の算出に使用する区間に配置したパイロットチャネルの周波数変動の差を小さくすることが可能となり、伝搬路推定の精度が向上する。
上述した説明では、パイロットチャネルを同じ周波数帯域(1行目(x=1)の周波数帯域)に属する単位領域に配置した場合について説明したが、異なる周波数帯域に属する単位領域にパイロットチャネルを配置した場合においても、同様に伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネルの平均数を可変することで、伝搬路推定値算出に使用する周波数帯Fを可変することが可能となる。
例えば、無線受信機2が図3のパイロットチャネル配置の信号を受信すると、区間A2の伝搬路推定値HA2を、CDTDを適用していない場合には、逆拡散結果D1、D2、D3、D5、D6、D7の平均により算出する。また、CDTDを適用する場合には、逆拡散結果D2、D6の平均により算出する。
図8は、本発明の第1の実施形態による無線送信機1(図4)の構成を示すブロック図である。無線送信機1は、ユーザ毎信号処理部100a、100b、アンテナ毎信号処理部200a、200b、制御部301、パイロットチャネル生成部302、共通制御チャネル生成部303、位相回転量算出部304、サブキャリア割当部305、送信アンテナa1、a2を有する。
ユーザ毎信号処理部100a、100bは、各ユーザ宛の信号処理を行う。制御部301は、CDTDの有無情報j1と、送信アンテナa1、a2間の遅延時間情報j2を、共通制御チャネル生成部303と位相回転量算出部304にそれぞれ出力する。共通制御チャネル生成部303は、制御部301が出力するCDTD有無情報j1を格納した共通制御チャネルを生成する。
パイロットチャネル生成部302は、OVSF符号系列を乗算したパイロットチャネルを生成し、サブキャリア割当部305に出力する。
位相回転量算出部304は、制御部301から出力される送信アンテナ遅延時間情報j2により各サブキャリアの位相回転量を算出する。サブキャリア割当部305は、MAC(Media Access Control:媒体アクセス制御)部などの上位層が出力するサブキャリア割り当て情報j3に基づき、ユーザ毎信号処理部100a、100bが出力する信号と、パイロットチャネル生成部302が出力するパイロットチャネルと、共通制御チャネル生成部303が出力する信号とを各サブキャリアに割り当てる。アンテナ毎信号処理部200a、200bは、送信アンテナa1、a2毎の信号処理を行う。
ユーザ毎信号処理部100aは、情報データ系列の誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部101と、誤り訂正符号化部出力に対し、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)などの変調処理を行う変調部102から構成される。なお、ユーザ毎信号処理部100bもユーザ毎信号処理部100aと同様の構成を有するためその説明を省略する。
ユーザ毎信号処理部100a、100bが出力する信号は、MAC部などの上位層が通知するサブキャリア割り当て情報j3に基づき、適切なサブキャリアに割り当てるサブキャリア割当部305において、適切なサブキャリアである単位領域に割り当てられた後、アンテナ毎信号処理部200a、200bに出力される。サブキャリア割当部305は、パイロットチャネルを配置する単位領域に、パイロットチャネル生成部302が出力するパイロットチャネルを割り当てる機能も有する。
アンテナ毎信号処理部200aは、位相回転部201、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部202、並列直列変換部203、GI(Guard Interval)付加部204、フィルタ部205、D/A(Digital / Analog)変換部206、無線周波数変換部207を有する。
位相回転部201は、サブキャリア割当部305が出力する信号に対してサブキャリア毎に位相回転を行う。IFFT部202は、逆高速フーリエ変換の処理を行うことにより、周波数軸上の信号を、時間軸状の信号に変換する。並列直列変換部203は、IFFT部202が出力する信号に対して、並列直列変換の処理を行う。GI付加部204は、並列直列変換部203が出力する信号に対して、ガードインターバルを付加する。フィルタ部205は、GI付加部204が出力する信号に対して、所望帯域の信号のみを取り出す。D/A変換部206は、フィルタ部205が出力する信号に対して、デジタル−アナログ変換の処理を行う。無線周波数変換部207は、D/A変換部206が出力する信号に対して、無線周波数への周波数変換を行う。
なお、アンテナ毎信号処理部200bもアンテナ毎信号処理部200aと同様の構成を有するためその説明を省略する。アンテナ毎信号処理部200a、200bが出力する信号は、送信アンテナa1、送信アンテナa2へと出力され、無線信号として送信される。
なお、位相回転部201で位相回転を付加する場合の位相回転量θは、θ=2πf・(n−1)Tである。ここで、fは0番目のサブキャリアとm番目のサブキャリアとの周波数間隔であり、f=m/Tと表される。またTは単位領域の時間帯域の幅を示す。(n−1)Tは送信アンテナa1から送信する信号に対する、送信アンテナan(図8ではa2、つまりn=2)における循環遅延時間の大きさを示す。
図8では、CDTD有無情報j1を、共通制御チャネルに格納する場合の構成について述べた。つまり、無線受信機2においてパイロットチャネルにより伝搬路推定する前に、CDTD有無情報j1が得られる単位領域であればよい。例えば、共用制御シグナリングチャネルに格納してもよい。なお、共通制御チャネル、共用制御シグナリングチャネルについては後述する。
図8では、ユーザ数が2、送信アンテナ数が2の場合について述べているが、ユーザ数が3以上、送信アンテナ数が3以上の場合についても同様の構成が可能である。
また、送信アンテナ毎、セクタ毎、無線送信機である基地局毎に決まった特定のスクランブルコードをかけた信号を送信アンテナ毎に送信した場合、送信アンテナ端では、他の送信アンテナの信号を単に遅延させたように見えない場合もあるが、この様な場合であっても本実施形態を適用することができる。
図9は、本発明の第1の実施形態による無線送信機1(図4)の他の構成を示すブロック図である。無線送信機1の制御部301は、CDTD有無情報j1を伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307に出力する。また、制御部301は、送信アンテナ遅延時間情報j2を、位相回転量算出部304に出力する。
伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307は、制御部301が出力するCDTD有無情報j1に基づいて伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネルのシンボル数を決定してパイロットチャネル数情報j4を共通制御チャネル生成部303に出力する。共通制御チャネル生成部303は、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307が出力するパイロットチャネル数情報j4を格納した共通制御チャネルを生成する。
パイロットチャネル生成部302は、OVSF符号系列を乗算したパイロットチャネルを生成し、サブキャリア割当部305に出力する。
位相回転量算出部304は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2に基づいて各サブキャリアの位相回転量を算出する。サブキャリア割当部305は、MAC部などの上位層が出力するサブキャリア割り当て情報j3に基づき、ユーザ毎信号処理部100a、100bが出力する信号と、パイロットチャネル生成部302が出力するパイロットチャネルと、共通制御チャネル生成部303が出力する信号とを各サブキャリアに割り当てる。その他の構成については、図8の無線送信機1と同じであるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図10は、本発明の第1の実施形態による無線受信機2(図4)の構成を示すブロック図である。無線受信機は、受信アンテナa3、無線周波数変換部401、A/D(Analog / Digital)変換部402、フィルタ部403、GI除去部404、直列並列変換部405、FFT(Fast Fourier Transform)部406、伝搬路推定部407、伝搬路重み付け係数算出部408、伝搬路歪補正部409、並列直列変換部410、復調部411、誤り訂正復号化部412を有する。
無線周波数変換部401は、受信アンテナa3が受信した無線信号を、ベースバンド信号に周波数変換する処理を行う。A/D変換部402は、無線周波数変換部401が出力するアナログ信号を、デジタル信号に変換する。フィルタ部403は、A/D変換部402が出力する信号のうち所望帯域の信号のみを取り出す。GI除去部404は、フィルタ部403が出力する信号のうち、遅延波による歪を回避するために無線送信機1で付加されたガードインターバルを除去する。直列並列変換部405は、GI除去部404が出力する信号を、直列並列変換する。FFT部406は、直列並列変換部405が出力する信号を時間領域信号から周波数領域信号に変換するフーリエ変換の処理を行う。伝搬路推定部407は、MAC部500が通知する伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数についてのパイロットチャネル数情報j4に従い、FFT部406が出力するパイロットチャネルから伝搬路推定を行う。
伝搬路重み付け係数算出部408は、伝搬路推定部407が出力する信号からMMSE(Minimum Mean Square Error:最小2乗平均)、MRC(Maximum Ratio Combing:最大比合成)などにより伝搬路歪を補正する重み付け係数を算出する。伝搬路歪補正部409は、FFT部406が出力する信号に伝搬路重み付け係数算出部408が出力する信号を乗算することによりフェージングなどによる伝搬路歪を補正する。並列直列変換部410は、伝搬路歪補正部409が出力する信号を並列直列変換する。復調部411は、並列直列変換部410が出力する信号に対してQPSK、16QAMなどの復調処理を行う。誤り訂正復号化部412は、復調部411が出力する信号に対して誤り訂正の復号処理を行うことにより得られる情報データ信号をMAC部500に出力する。
無線受信機2を制御する機能を有するMAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する情報データ信号のうち、共通パイロットチャネルの情報データ信号からCDTD有無情報j1(図8)を取得し、伝搬路推定値算出に使用するパイロットシンボル数を決定してパイロットチャネル数情報j4を伝播路推定部407に出力する伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501を有する。
また、CDTD有無情報j1が共有制御シグナリングチャネルに格納されている場合は、上記MAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する情報データ信号の共通制御シグナリングチャネルからCDTD有無情報j1を取得する。
なお、図8の無線受信機2の構成では、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501はMAC部500に設けられているが、これに限らず、無線受信機2を制御する上位層にあればよい。また、MAC部500のその他の構成要素については、例えば、「3GPP寄書 R2-051738,“Evolution of Radio Interface Protocol Architecture”などに記載されている。
以上のように、図8の無線送信機1が、CDTD有無情報j1を格納した制御チャネルを含む信号を送信し、図10の無線受信機2が、前記図8の無線送信機の送信信号を受信し、受信した信号からCDTD有無情報j1を取得し、取得したCDTD有無情報j1から伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を導出し、導出した伝搬路推定値算出パイロットチャネル数情報j4に基づいて伝搬路推定値を算出することにより、高精度な伝搬路推定が可能となる。
図11は、本発明の第1の実施形態による無線受信機2(図4)の他の構成を示すブロック図である。無線受信機2の伝搬路推定部407は、MAC部500が通知する伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数についてのパイロットチャネル数情報j4に従い、FFT部406が出力するパイロットチャネルから伝搬路推定を行う。
無線受信機2を制御する機能を有する前記MAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する情報データ系列のうち、共通パイロットチャネルの情報データ系列から、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数についてのパイロットチャネル数情報j4を取得し、前記パイロットチャネル数情報j4を伝播路推定部に出力する伝搬路推定値算出パイロットチャネル数取得部502を有する。
また、パイロットチャネル数情報j4が共有制御シグナリングチャネルに格納されている場合は、上記MAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する情報データ系列の共通制御シグナリングチャネルからパイロットチャネル数情報j4を取得する。
なお、図11の無線受信機2の構成では、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数取得部502はMAC部500に設けられているが、これに限らず、無線受信機2を制御する上位層にあればよい。
図11のその他の構成は図10の無線受信機2と同じであるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
以上のように、図9の無線送信機1が、設定するCDTD有無情報j1に基づいて、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を導出し、導出した伝搬路推定値算出パイロットチャネル数情報j4を共通パイロットチャネル等に格納して図11の無線受信機2に送信することにより、無線受信機2で、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数を導出する必要が無くなり、受信機での処理負担を減らすことが可能となる。
図12は、無線送信機1(図4)が送信する信号の構成の一例を示す図である。3GPPにおいて検討されているEvolved UTRA&UTRANにおいては、共通パイロットチャネル、個別パイロットチャネル以外のその他の主な物理チャネルとして、共通制御チャネル、同期チャネル、共用制御シグナリングチャネル、共用データチャネルなどが提案されている。図12の各チャネルは上記提案に準ずる。
同期チャネルは、W−CDMA方式の同期チャネルに相当し、無線受信機である移動局のセルサーチ、OFDM信号の無線フレーム、タイムスロット、送信タイミング間隔TTI(Transmission Timing Interval)、OFDMシンボルタイミング同期に使用されている。
共通制御チャネルは、W−CDMA方式の第一共通制御物理チャネル、第二共通制御物理チャネル、及びページング・インジケータ・チャネルに相当する報知情報(報知チャネルに相当)、パケット呼の有無を指すパケット・ページング・インジケータ情報(ページング・インジケータ・チャネルに相当)、パケット呼に対応するパケット・ページング情報(ページング・チャネルに相当)、下りアクセス情報(下りアクセスチャネルに相当)などの共通制御情報が含まれている。
共用制御シグナリングチャネルは、HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルに含まれる高速下り共用チャネル関連共用制御チャネル、下り個別制御チャネル、獲得インジケータに相当し、複数の移動局が共用し、各移動局に高速下り共用チャネルの復調に必要な情報(変調方式、拡散符号など)、誤り訂正復号処理やHARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)処理に必要な情報、及び無線リソース(周波数、時間)のスケジューリング情報などの送信に使用されている。
共用データチャネルは、HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルに含まれる高速下り共用チャネル、下り個別データチャネルに相当し、上位層から移動局宛てのパケットデータの送信に使用されている。なお、上記W−CDMA及びHSDPAの物理チャネルについては「立川敬二、“W−CDMA移動通信方式”、ISBN4−621−04894−5」に記載されている。
図12に示すように、共通制御チャネルシンボルを送信した後、各ユーザの情報データ信号が格納されている共用データチャネルシンボルを送信する。共用データチャネルシンボルは、図6(b)、図7(b)で示したように、パイロットチャネルが配置された構成となっている。共通制御チャネルシンボルには、CDTD有無情報j1が格納されている。なお、共用制御シグナリングチャネルにCDTD有無情報j1を格納することも可能である。
無線受信機2では、図12で示す構成の信号を受信すると、まず、共通制御チャネルシンボルにて、共用データチャネルシンボルの配置情報を得る。次に、そのCDTD有無情報j1から伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数を決定し、共用データチャネルシンボルのパイロットチャネルを使用して共用データチャネルシンボルの各サブキャリアの伝搬路推定を行う。ただし、共通制御チャネルシンボルには、予め決められた配置で既知の共通パイロットチャネルが挿入されており、その共通パイロットチャネルにより伝搬路推定を行う。
以上のように、CDTDを適用するか否かに関わらず無線送信機から無線受信機に送信するパイロットチャネル数を同じにするようにした。そして、CDTDを適用する場合にはCDTDを適用しない場合に比べて、無線受信機で伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を減少させるようにした。よって、無線受信機において伝搬路推定値を算出する際に使用する周波数帯域幅を狭めることができる。その結果、CDTDを適用する場合に、広い周波数帯域に亘って受信電力の変動が激しいときであっても、伝搬路を推定する周波数帯域における受信電力の変動を小さくすることができ、伝搬路を高精度に推定することが可能となる。
また、CDTDを適用しない場合には、広い周波数帯域に配置された多数のパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定することができるので、伝搬路推定精度を向上することができる。
(第2の実施形態)
本実施形態では、CDTDにおいて、送信アンテナ間に与えられる遅延時間と、CDTDを適用するシステムで決められた閾値との比較結果により、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を切り替える。ここでは、同じ周波数帯域に属する単位領域にパイロットチャネルを配置する場合について説明する。
ここでは、CDTDを適用する無線送信機1において、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を切り替える閾値αを設定する。この閾値αに対して、送信アンテナ間の遅延時間τが閾値αより大きい場合に、アンテナ間遅延時間τが閾値αより小さい場合より伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネル数を少なく設定する。
上記の送信アンテナ間の遅延時間τは、複数の送信アンテナにおいて、基準の送信アンテナに対して、最大の遅延を与えるアンテナとの遅延時間である。
図13(a)、(b)は、n本の送信アンテナa1〜anを備える無線送信機から信号を送信する場合について説明するための図である。図13(a)に示す送信アンテナa1、a2、・・・、anの合計n本の送信アンテナを持つ無線送信機でCDTDを適用して信号を送信する場合における、上記のアンテナ間遅延時間τを図13(b)に示す。信号s1、s2、・・・、snは、各々、送信アンテナa1、a2、・・・、anから送信された信号の到来波とする。
図14は、閾値αを設定する方法の一例について説明するための図である。この図では、CDTDを適用する無線送信機において、共用データチャネルでのユーザをチャンクに割り当てる場合について示している。図14で示すように、共用データチャネルのユーザは、周波数軸方向において複数のサブキャリアを纏めた区間Fc単位で割り当てられ、時間軸方向においては、複数のOFDMシンボルを纏めたTTIと呼ばれる単位で割り当てられている。このFcとTTIで定まる領域がチャンクを示している。
チャンクとは、所定の周波数帯域と所定の時間長とにより定まる領域であって、1つ又は複数の単位領域からなる領域をいう。
CDTDを適用する無線送信機において、ユーザの希望により、周波数ダイバーシチを行うことにより周波数ダイバーシチ効果を得たい場合と、マルチユーザダイバーシチを行うことによりマルチユーザダイバーシチ効果を得たい場合がある。図14で示すユーザ割り当てにおいて、この周波数ダイバーシチ効果を得たい周波数領域である周波数ダイバーシチ領域と、マルチユーザダイバーシチ効果を得たい周波数領域であるマルチユーザダイバーシチ領域とをチャンク単位で切り替える。
ここで、周波数ダイバーシチとは、複数の送信アンテナを備える無線送信機から無線受信機に信号を送信する場合において、それらの複数の送信アンテナから送信する信号間に大きな遅延時間差を与えて送信することをいう。また、周波数ダイバーシチ効果とは、複数の送信アンテナから送信する信号間に大きな遅延時間差が与えられていることを利用することにより、無線受信機において受信品質の良好な領域の信号を使用して、通信品質を向上させることをいう。なお、周波数ダイバーシチを適用して無線送信機から無線受信機に対して信号を送信する単位領域のことを周波数ダイバーシチ領域と呼ぶ。
また、マルチユーザダイバーシチとは、複数の送信アンテナを備える無線送信機から無線受信機に信号を送信する場合において、それらの複数の送信アンテナから送信する信号間に小さな遅延時間差を与えて送信することをいう。また、マルチユーザダイバーシチ効果とは、複数の送信アンテナから送信する信号間に小さな遅延時間差が与えられていることを利用することにより、受信電力の変動の少ない領域の信号を使用して、通信品質を向上させることをいう。なお、マルチユーザダイバーシチを適用して無線送信機から無線受信機に対して信号を送信する単位領域のことをマルチユーザダイバーシチ領域と呼ぶ。
この場合において、マルチユーザダイバーシチ効果を得たいチャンクでは、その周波数領域において、周波数変動は小さいことが望ましく、CDTDの遅延時間τを小さく設定する。周波数ダイバーシチ効果を得たいチャンク領域では、その周波数領域において、周波数変動は大きいことが望ましく、CDTDの遅延時間τを大きく設定する。
以上から、パイロットチャネルの配置を切り替える閾値αは、チャンクの周波数帯域幅をFcとすると、α=1/Fcと設定する。そして、送信アンテナ間遅延時間τが閾値αより大きい場合に、アンテナ間遅延時間τが閾値αより小さい場合より伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネル数を少なく設定する。
図15は、閾値αを設定する方法の他の一例について説明するための図である。この方法では、共用データチャネルでユーザをサブキャリアへ割り当てる。図15に示すように、共用データチャネルのユーザは、周波数軸方向において、複数のチャンクに亘って割り当てられている。図15では、3つのチャンクに亘ってユーザを割り当てている。時間軸方向においては、複数のOFDMシンボルを纏めたTTI単位で割り当てられる。
また、CDTDを適用する無線送信機において、ユーザの希望により、周波数ダイバーシチ効果を得たい場合とマルチユーザダイバーシチ効果を得たい場合がある。図15で示すユーザ割り当てにおいて、この周波数ダイバーシチ効果を得たい周波数領域とマルチユーザダイバーシチ効果を得たい周波数領域とをユーザ単位で切り替える。この場合において、マルチユーザダイバーシチ効果を得たいユーザは、複数のチャンクに亘って割り当てられたそのユーザの周波数領域において、周波数変動は小さいことが望ましく、CDTDの遅延時間τを小さく設定する。周波数ダイバーシチ効果を得たいユーザは、複数のチャンクに亘って割り当てられたそのユーザの周波数領域において、周波数変動が大きいことが望ましく、CDTDの遅延時間τを大きく設定する。
以上から、パイロット配置を切り替える閾値αは、複数のチャンクに亘って割り当てられたそのユーザの周波数帯域幅をFuとすると、α=1/Fuと設定する。そして、送信アンテナ間遅延時間τが閾値αより大きい場合に、アンテナ間遅延時間τが閾値αより小さい場合より伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を少なく設定する。
第2の実施形態の具体例を、第1の実施形態と同様、図4で示すように、無線送信機が2本の送信アンテナa1、a2より信号を送信し、無線受信機が1本の受信アンテナa3によりその信号を受信する場合について説明する。共用データチャネルでのユーザをサブキャリアへ割り当てる方法については、図14で説明した方法を使用する。
図16(a)、(b)は、本実施形態によるパイロットチャネルの配置方法の一例を示す図である。CDTDを適用する本実施形態による無線送信機では、通信システムの方式などにより、どの単位領域にパイロットチャネルを配置するか決められている。なお、図16(a)は、横軸に周波数、縦軸に受信電力を取って示している。
図16(b)では、単位領域S(1,1)、S(1,3)、S(1,5)、S(1,7)、S(1,9)、S(1,11)、S(1,13)、S(1,15)、S(1,17)、S(1,19)、S(1,21)、S(1,23)、S(1,25)、S(1,27)、S(1,29)、S(1,31)にパイロットチャネルが配置されている。これらのパイロットチャネルは、周波数軸方向にΔNf=2の間隔で、同じ時間帯域(x=1)に属する単位領域に配置されている。また、これらのパイロットチャネルには、符号長SF=4のOVSF符号が周波数軸方向に亘って乗算されている。図16(b)の#1〜#4は、第1の実施形態での説明と同様、OVSF符号系列の構成要素を示す。また、1チャンクの単位領域数(サブキャリア数)を24とし、1チャンクの周波数帯域幅をFcとした場合に、閾値αはα=1/Fcである。
図17(a)、(b)は、本実施形態による無線送信機1から無線受信機2に送信される信号について説明するための図である。無線送信機1は、送信アンテナa1及び送信アンテナa2に遅延時間τ=Tを与えて図16(b)で示すパイロットチャネル配置の信号を送信する。この時の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを図17(a)に示す。
図17(a)において、信号s1は送信アンテナa1から出力された信号、信号s2は送信アンテナa2から出力された信号である。図16(a)は、図17(a)を周波数領域表現したものである。図16(a)、(b)に示すように、α=1/Fc>Tであるので、送信アンテナa1及び送信アンテナa2に遅延時間τ=Tを与えて送信する場合は、無線送信機は、図12で示した共通制御チャネルにα=1/Fc>Tの情報を格納して送信する。
無線受信機2は、受信アンテナa3(図10)により、図17(a)で示す遅延プロファイルの伝搬路を通り、図16(b)で示すように配置された信号を無線送信機1から受信する。
図16(b)で配置された信号とα=1/Fc>Tの情報を受信した無線受信機2は、α=1/Fc>T時に設定したパイロットチャネル平均数Navgで伝搬路推定を行う。なお、図16(b)では、Navg=3と設定している。
無線受信機2は、図16(b)に示すように、まず、パイロットチャネルにOVSF符号を乗算して逆拡散処理を行う。各々の逆拡散結果を左側より、D1、D2、D3、D4とする。次に、例えば、図16(b)の区間A2の伝搬路推定は、区間A1、A2、A3に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D1、D2、D3の平均することにより算出する。
図18(a)、(b)は、無線送信機1が、送信アンテナa1及び送信アンテナa2に遅延時間τ=Tを与えて図18(b)で示すパイロットチャネル配置の信号を送信する場合について説明するための図である。図18(b)におけるパイロットチャネルの配置は図16(b)と同様である。この時の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを図17(b)に示す。図17(b)において、信号s1は送信アンテナa1から出力された信号、信号s2は送信アンテナa2から出力された信号である。図18(a)は、図17(b)を周波数領域表現したものである。図18で示すように、α=1/Fc<Tであるので、送信アンテナa1及び送信アンテナa2に遅延時間τ=Tを与えて送信する場合は、無線送信機1は、図12で示した共通制御チャネルにα=1/Fc<Tの情報を格納して送信する。
無線受信機2は、具備する受信アンテナa3(図10)により、図17(a)で示す遅延プロファイルの伝搬路を通り、図16(b)で示すように配置された信号を無線送信機1から受信する。
図18(b)で配置された信号とα=1/Fc<Tの情報を受信した無線受信機2は、α=1/Fc<T時に設定したパイロットチャネル平均数Navgで伝搬路推定を行う。図18(b)では、Navg=1と設定している。
無線受信機2は、図18(b)に示すように、まず、パイロットチャネルにOVSF符号を乗算して逆拡散処理を行う。各々の逆拡散結果を左側(周波数が低い側)より、D1、D2、D3、D4とする。次に、例えば、図16(b)の区間A2の伝搬路推定は、区間A2に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D2とすることにより算出する。
以上のように、CDTDを適用するシステムおいて、送信アンテナ間に与えた遅延量が、ある閾値αより小さい場合の伝搬路推定を算出時の平均化数Navg=3に対して、送信アンテナ間に与えた遅延量が、ある閾値αより大きい場合にNavg=1に減らすことにより、伝搬路推定値算出に使用する周波数帯域Fsを狭めることが可能となる。
その結果、伝搬路推定値の算出に使用する区間に配置したパイロットチャネルの周波数変動の差を小さくすることが可能となり、伝搬路推定の精度が向上する。
上記では、パイロットチャネルを同じ時間帯域(x=1)に属する単位領域に配置した場合について動作説明を行ったが、異なる時間帯域に配置した場合においても、同様に伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネルの平均数を可変することで、伝搬路推定値の算出に使用する周波数帯Fsを可変することが可能となる。
例えば、無線受信機2が図3のパイロットチャネル配置の信号を受信すると、区間A2の伝搬路推定値HA2は、α=1/Fc>τの場合は、逆拡散結果D1、D2、D3、D5、D6、D7の平均により算出し、α=1/Fc<τの場合は、逆拡散結果D2、D6の平均により算出する。
図19は、本発明の第2の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。制御部301は、送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5とアンテナ遅延時間情報j2を、共通制御チャネル生成部303と位相回転量算出部304にそれぞれ出力する。共通制御チャネル生成部303は、制御部301が出力する情報j5を格納した共通制御チャネルを生成する。
無線送信機1のその他の構成については、第1の実施形態による無線送信機1の構成(図8)と同様であるので、それらの説明を省略する。
図19では、送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5を共通制御チャネルに格納する場合の構成について述べたが、この限りではなく、無線受信機2においてパイロットチャネルにより伝搬路推定する前に、送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5が得られるチャネルであれば、その他のチャネルに格納するようにしてもよい。例えば、共用制御シグナリングチャネルに格納することができる。なお、共通制御チャネル、共用制御シグナリングチャネルについては第1の実施形態での説明と同様である。
図20は、本発明の第2の実施形態による無線送信機1(図4)の他の構成を示すブロック図である。無線送信機1の制御部301は、送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5を伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307に出力する。また、制御部301は、送信アンテナ遅延時間情報j2を、位相回転量算出部304に出力する。伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5から伝搬路推定値算出に使用するパイロットシンボル数を決定してパイロットチャネル数情報j4を共通制御チャネル生成部303に出力する。共通制御チャネル生成部303は、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307が出力するパイロットチャネル数情報j4を格納した共通制御チャネルを生成する。
その他の構成については、第1の実施形態による無線送信機1(図8)の構成と同じであるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。なお、図20の無線送信機1の送信信号を受信する無線受信機2の構成は、図11と同様である。
図21は、本発明の第2の実施形態による無線受信機2の構成を示すブロック図である。
MAC部500の伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501は、誤り訂正復号化部412が出力する信号のうち、共通パイロットチャネルの情報データ信号から送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5を取得し、伝搬路推定値算出に使用するパイロットシンボル数を決定してパイロットチャネル数情報j4を伝播路推定部407に出力する。
送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5が共有制御シグナリングチャネルに格納されている場合は、上記MAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する情報データ信号の共通制御シグナリングチャネルから送信アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5を取得する。
無線受信機2のその他の構成については、第1の実施形態による無線受信機2の構成(図10)と同様であるので、それらの説明を省略する。
なお、図21の無線受信機2の構成では、MAC部500が伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501を備えているが、これに限らず、無線受信機2を制御する上位層にあればよい。
以上、上記で説明した図19の無線送信機1が、アンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5を格納した制御チャネルを含む信号を送信し、図21の無線受信機2が、前記図19の無線送信機の送信信号を受信し、受信した信号からアンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5を取得し、取得したアンテナ遅延時間の閾値に対する大小情報j5から伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を導出し、導出した伝搬路推定値算出パイロットチャネル数情報j4に基づいて伝搬路推定値を算出することにより、高精度な伝搬路推定が可能となる。
また、上記で説明した図20の無線送信機1の送信信号を、図11の無線受信機2で受信することにより、無線受信機2で、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数を導出する必要が無くなり、無線受信機での処理負担を減らすことが可能となる。
以上のように、CDTDを適用するシステムにおいて、システムによって予め設定された閾値αに対して、送信アンテナ間遅延時間τが閾値αより大きい場合に、アンテナ間遅延時間τが閾値αより小さい場合より伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を減少させることで、伝搬路推定値の算出に使用する周波数帯域幅を狭めることが可能となる。その結果、ある区間の伝搬路推定に使用する各パイロットチャネルの周波数変動の差を小さくすることが可能となり、CDTDの有無にかかわらず、高精度での伝搬路推定が可能となる。
(第3の実施形態)
本実施形態は、CDTD適用時において、送信アンテナ間に与えられる遅延時間により適応的に伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を可変する場合について説明する。
図4で示すように、無線送信機1が2本の送信アンテナa1、a2より信号を送信し、無線受信機2が1本の受信アンテナa3により信号を受信する場合について説明する。
無線送信機1は、CDTDにおいて、送信アンテナa1及び送信アンテナa2の間に遅延時間差τを与えて、信号を送信する。この場合、無線受信機2が受信する送信アンテナa1及び送信アンテナa2の合成波の周波数変動間隔は1/τとなる。本実施形態では、上記の伝搬路推定の算出に使用する周波数帯域幅FsがFs<1/τとなるように伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を設定する。
図22(a)、(b)は、本発明の第3の実施形態において、無線送信機1と無線受信機2との間で送受信される信号の一例について説明するための図である。CDTDを適用する無線送信機1では、そのシステムの方式などにより、予めパイロットチャネルの配置が決められている。ここでは、予め配置されたパイロットチャネルが図22(b)に示すように共通パイロットチャネルである場合について説明する。
図22(b)に示すように、単位領域S(1,1)、S(1,3)、S(1,5)、S(1,7)、S(1,9)、S(1,11)、S(1,13)、S(1,15)、S(1,17)、S(1,19)、S(1,21)、S(1,23)、S(1,25)、S(1,27)、S(1,29)、S(1,31)、S(1,33)、S(1,35)、S(1,37)、S(1,39)に共通パイロットチャネルが配置されている。周波数軸方向にサブキャリア間隔ΔNf=2で、同じ時間帯域(x=1)に属する単位領域に共通パイロットチャネルを配置している。共通パイロットチャネルには、符号長SF=4のOVSF符号が周波数軸方向に亘って乗算されている。図22(b)の#1〜#4は、第1の実施形態の説明と同様、OVSF符号系列の構成要素を示す。
無線受信機2は、上記の伝搬路推定値の算出に使用する周波数帯域幅Fsに応じたパイロット平均数Navgを設定する。ここでは、周波数帯域幅Fs=Fs1、Fs2、Fs3(Fs1>Fs2>Fs3)に対して、各々Navg1、Navg2、Navg3(Navg1>Navg2>Navg3)を設定している。ここでは、Navg1=5、Navg2=3、Navg3=1の場合について説明する。
図23は、本実施形態において、無線送信機1と無線受信機2の間で送受信される信号について説明するための図である。無線送信機1は、送信アンテナa1及び送信アンテナa2に遅延時間τ=Tを与えて、例えば図22(b)で示すパイロットチャネル配置の信号を送信する。この時の伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを図23(a)に示す。図23(a)において、信号s1は送信アンテナa1から出力された信号、信号s2は送信アンテナa2から出力された信号である。図22(a)は、図23(a)を周波数領域表現したものである。また、無線送信機1は、送信アンテナa1及び送信アンテナa2の遅延時間情報τ=Tを、図12で示した共通制御チャネルに格納して送信する。
無線受信機2は受信アンテナa3により、図23(a)で示す遅延プロファイルの伝搬路を通り、図22(b)で示すように配置された信号と送信アンテナa1及び送信アンテナa2の遅延時間情報τ=Tとを無線送信機1から受信する。
送信アンテナa1及び送信アンテナa2の遅延時間情報τ=Tにおいて、伝搬路の周波数変動間隔は、図22(a)で示すように1/Tとなり、1/T>Fs1>Fs2>Fs3であるのでパイロット平均数Navg1=5で伝搬路推定値を算出する。
無線受信機2は、図22(b)に示すように、パイロットチャネルにOVSF符号を乗算して逆拡散処理を行う。各々の逆拡散結果を左側より、D1、D2、D3、D4、D5とする。次に、例えば、図22(b)の区間A3の伝搬路推定は、上記遅延時間情報τ=Tにより設定されたパイロット平均数Navg=5で平均化処理が行われる。すなわち、区間A1、A2、A3、A4、A5に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D1、D2、D3、D4、D5を平均することにより算出する。
次に、上記の無線送信機1が、送信アンテナ間にτ=Tの遅延を与えて送信する。図23(b)は、τ=Tの遅延を与えたときの伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを示し、図24(a)の伝搬路は、図23(b)の遅延プロファイルを周波数表現したものである。信号s1は、送信アンテナa1から送信した信号の到来波を示し、信号s2は、送信アンテナa2から送信した信号の到来波を示す。
図24(a)、(b)は、本実施形態において、無線送信機1と無線受信機2の間で送受信される信号について説明するための図である。図24(a)の伝搬路の周波数変動間隔は1/Tとなり、Fs1>1/T>Fs2>Fs3であるので、図24(b)のようにパイロット配置された信号を受信した無線受信機は、Navg2=3で伝搬路推定値を算出する。具体的には、例えば、図24(b)の区間A3の伝搬路推定は、区間A2、A3、A4に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D2、D3、D4の平均することにより算出する。
無線送信機1は、送信アンテナ間にτ=Tの遅延を与えて送信する。図23(c)は、τ=Tの遅延を与えたときの伝搬路を時間領域表現した遅延プロファイルを示す。
図25(a)、(b)は、本実施形態において、無線送信機1と無線受信機2の間で送受信される信号について説明するための図である。図25(a)の伝搬路は、図23(c)の遅延プロファイルを周波数表現したものである。信号s1は、送信アンテナa1から送信した信号の到来波を示し、信号s2は、送信アンテナa2から送信した信号の到来波を示す。図25(a)の伝搬路の周波数変動間隔は1/Tとなり、Fs1>Fs2>1/T>Fs3であるので、図25(b)のようにパイロット配置された信号を受信した無線受信機2は、Navg3=1で伝搬路推定値を算出する。具体的には、例えば、図25(b)の区間A3の伝搬路推定は、区間A3に配置されたパイロットチャネルの逆拡散結果D3により算出する。
図26は、本発明の第3の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。制御部301は、送信アンテナ遅延時間情報j2を共通制御チャネル生成部303と位相回転量算出部304とに出力する。共通制御チャネル生成部303は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2を格納した共通制御チャネルを生成する。
位相回転量算出部304は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2により各サブキャリアの位相回転量を算出する。その他の構成については、第1の実施形態による無線送信機1の構成(図8)と同様であるのでその説明を省略する。
図27は、本発明の第3の実施形態による無線送信機1の他の構成を示すブロック図である。無線送信機1において、制御部301は、送信アンテナ遅延時間情報j2を、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307と位相回転量算出部304とに出力する。伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2から伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネルのシンボル数を決定してパイロットチャネル数情報j4を共通制御チャネル生成部303に出力する。共通制御チャネル生成部303は、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307が出力するパイロットチャネル数情報j4を格納した共通制御チャネルを生成する。
その他の構成については、第1の実施形態による無線送信機1(図8)の構成と同じであるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。なお、図27の無線送信機1の送信信号を受信する無線受信機2の構成は、図11と同様である。
図28は、本発明の第3の実施形態による無線受信機2の構成を示すブロック図である。無線受信機2を制御する手段を有するMAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する信号のうち、共通パイロットチャネルの情報データ信号から送信アンテナ遅延時間情報j2を取得し、送信アンテナ遅延時間の逆数に対して、伝搬路推定情報の算出に使用する周波数帯域幅が小さくなるように伝搬路推定値の算出に使用するパイロットシンボル数を決定する伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501を備えている。
また、送信アンテナ遅延時間情報j2が共有制御シグナリングチャネルに格納されている場合は、上記MAC部500は、誤り訂正復号化部412が出力する情報データ信号の共通制御シグナリングチャネルから送信アンテナ遅延時間情報j2を取得する。
なお、図28の無線受信機2の構成では、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501は、MAC部500が具備しているが、これに限らず、無線受信機2を制御する上位層にあればよい。その他の構成については、第1の実施形態による無線送信機の構成(図10)と同じであるのでその説明を省略する。
以上、上記で説明した図26の無線送信機1が、送信アンテナ遅延時間情報j2を格納した制御チャネルを含む信号を送信し、図28の無線受信機2が、図26の無線送信機の送信信号を受信し、受信した信号から送信アンテナ遅延時間情報j2を取得し、取得した送信アンテナ遅延時間情報j2から伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を導出し、導出した伝搬路推定値算出パイロットチャネル数情報j4に基づいて伝搬路推定値を算出することにより、高精度な伝搬路推定が可能となる。
また、上記で説明した図27の無線送信機1の送信信号を、図11の無線受信機2で受信することにより、無線受信機2で、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数を導出する必要が無くなり、無線受信機での処理負担を減らすことが可能となる。
以上のように、CDTDを適用する無線送信機2において、送信アンテナa1、a2間に与えられる遅延時間τの逆数に対して、伝搬路推定情報の算出に使用する周波数帯域幅Fsが小さくなるように伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネル数を切り替えて伝搬路推定することで、伝搬路推定値の算出に使用する周波数帯域幅を狭めることが可能となる。その結果、ある区間の伝搬路推定に使用する各パイロットチャネルの周波数変動の差を小さくすることができ、CDTDの有無にかかわらず、高精度での伝搬路推定が可能となる。
(第4の実施形態)
本実施形態は、第1〜第3の実施形態で説明したCDTDを適用するシステムにおいて、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を可変する場合に、パイロットチャネルの電力を可変する手法について、第3の実施形態で示したように、送信アンテナ間に与えられる遅延時間により適応的に伝搬路推定値算出に使用するパイロットチャネル数を可変する場合について説明する。
無線受信機2は、伝搬路推定値の算出に使用する周波数帯域幅Fsに応じたパイロット平均数Navgを設定する。例えば、周波数帯域幅Fs=Fs1、Fs2、Fs3(Fs1>Fs2>Fs3)に対して、各々、Navg1=5、Navg2=3、Navg3=1のように設定する。そして、図22(b)、図24(b)、図24(b)で示すように、受信信号の共通制御チャネルに格納されている送信アンテナa1及び送信アンテナa2の遅延時間情報τから算出される周波数変動間隔1/τがFsより小さくなるようにNavgで平均化処理を行うことで伝搬路推定値を算出する。
図29(a)〜(c)は、本実施形態による無線送信機1から信号を送信する方法の一例を示す図である。本実施形態の無線送信機1が、無線受信機2に信号を送信する場合におけるパイロットチャネルが配置されている単位領域の電力Paと、データチャネルが配置されている単位領域の電力Pbとの電力比P(P=Pa/Pb)を示している。
図29(a)〜(c)では、各々、Navg1=5、Navg2=3、Navg3=1としている。図29(a)〜(c)において、横軸は周波数であり、縦軸は受信電力である。また、斜線が引かれている領域は、パイロットチャネルが配置されている単位領域を示しており、斜線が引かれていない領域は、データチャネルが配置されている単位領域を示している。
図29(a)では、Navg=5と設定した場合の電力比Pである電力比P1を、電力Paと電力Pbとを同じに設定し、P1=0dBとしている。また、図29(b)では、Navg=3と設定した場合の電力比Pである電力比P2を、P2=2.3dBとしている。また、図29(c)では、Navg=1と設定した場合の電力比Pである電力比P3を、P3=7dBとしている。
例えば、図22(a)、(b)で示すように、無線送信機1が送信アンテナa1、a2間の遅延時間τ=Tで信号を送信した場合、その送信信号のパイロットチャネルが配置されている単位領域の電力Paと、データチャネルが配置されている単位領域の電力Pbとの電力比をP1(Pa/Pb)と設定する。図24(a)、(b)で示すように、無線送信機1が送信アンテナ間の遅延時間τ=Tで信号を送信した場合、その送信信号のパイロットチャネルが配置されている単位領域の電力Paと、データチャネルが配置されている単位領域の電力Pbとの電力比をP2(Pa/Pb)と設定する。
図29(a)〜(c)では、以下の式(3)に示す基準を用いて、電力比P(Pa/Pb)を変化させるようにしている。
P(Pa/Pb)=10・Log10(Navg,std/Navg)〔dB〕・・・(3)
上記の式(3)において、Navg,stdは、基準となるパイロット平均化数を示している。図29(a)〜(c)では、Navg=5を基準となるパイロットチャネル数としている。
なお、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数が減少するにつれて、パイロットチャネルが配置されている単位領域の電力Paと、データチャネルが配置されている単位領域の電力Pbとの電力比Pを大きく設定するのであれば、上記式(3)を使用しなくてもよい。
また、送信アンテナ間の遅延時間情報に基づいて前記電力比Pを設定することも可能である。すなわち、送信アンテナ間の遅延時間が大きいほど、前記電力比Pを大きくすることで、前記で説明の伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数が減少するにつれて、前記電力比Pを大きく設定することと同様の効果が得られる動作が可能となる。
同様に、第1の実施形態及び第2の実施形態における「遅延ダイバーシチを行うか否かの情報」あるいは「送信アンテナ間遅延時間の所定の閾値に対する大小情報」に基づいて前記電力比Pを設定することも可能である。すなわち、送信ダイバーシチを行う場合に、行わない場合よりも前記電力比Pを大きくする、あるいは、送信アンテナ間遅延時間が所定の閾値より大きい場合に、小さい場合よりも前記電力比Pを大きく設定することもできる。
以上のように、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数が減少するにつれて、パイロットチャネルが配置されている単位領域の電力Paと、データチャネルが配置されている単位領域の電力Pbとの電力比P=Pa/Pbを大きくすることにより、伝搬路推定算出に使用するパイロットチャネル数が減少することによるSINRの低下を抑えることができ、伝搬路推定の精度を向上することが可能となる。
図30は、本発明の第4の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。制御部301は、送信アンテナ遅延時間情報j2を、振幅設定部306と共通制御チャネル生成部303と位相回転量算出部304とにそれぞれ出力する。共通制御チャネル生成部303は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2を格納した共通制御チャネルを生成する。
振幅設定部306は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2により、パイロットチャネル信号生成部302が出力する各パイロットチャネルの振幅を設定し、サブキャリア割当部305に出力する。
サブキャリア割当部305は、MAC部などの上位層が出力するサブキャリア割り当て情報j3に基づき、ユーザ毎信号処理部100a、100bが出力する信号に、振幅設定部306により電力が設定されたパイロットチャネル生成部302が出力するパイロットチャネル又は共通制御チャネル生成部303が出力する共通制御チャネル割り当てる。その他の構成については、第1の実施形態による無線送信機1(図8)と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態による無線受信機2の構成については、第23の実施形態による無線受信機2の構成(図30)と同様であるのでその説明を省略する。
本実施形態では、第3の実施形態の送信アンテナ間に与えられる遅延時間により適応的に伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を可変する場合に、パイロットチャネルが配置されている単位領域と、データチャネルが配置されている単位領域との電力比を制御する方法を示したが、これに限らず、第1の実施形態や第2の実施形態に示したように、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数を変化させることもできる。
図31は、本発明の第4の実施形態による無線送信機1(図4)の他の構成を示すブロック図である。無線送信機1の制御部301は、送信アンテナ遅延時間情報j2を、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307と位相回転量算出部304とにそれぞれ出力する。伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307は、制御部301が出力する送信アンテナ遅延時間情報j2から伝搬路推定値算出に使用するパイロットシンボル数を決定してパイロットチャネル数情報j4を共通制御チャネル生成部303と振幅設定部306に出力する。共通制御チャネル生成部303は、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307が出力するパイロットチャネル数情報j4を格納した共通制御チャネルを生成する。
振幅設定部306は、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部307が出力するパイロットチャネル数情報j4に基づいて、パイロットチャネル生成部302が出力する各パイロットチャネルの振幅を設定し、サブキャリア割当部305に出力する。
その他の構成については、第1の実施形態による無線送信機1(図8)の構成と同じであるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。なお、図31の無線送信機1の送信信号を受信する無線受信機2の構成は、図11と同様である。
以上のように、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数が減少するにつれて、パイロットチャネルが配置されている単位領域の電力Paと、データチャネルが配置されている単位領域の電力Pbとの電力比P=Pa/Pbを大きくすることにより、伝搬路推定値の算出に使用するパイロットチャネル数が減少することによるSINRの低下を抑えることができ、伝搬路推定の精度を向上することが可能となる。
なお、電力比Pの制御を単位領域の周波数帯域幅毎、あるいはユーザ占有帯域の周波数帯域幅毎等により行うことにより、消費電力を抑えることも可能である。
なお、以上説明した実施形態において、無線送信機1(図8、図19、図26、図30)の誤り訂正符号化部101、変調部102、位相回転部201、IFFT部202、並列直列変換部203、GI付加部204、フィルタ部205、D/A変換部206、無線周波数変換部207、制御部301、パイロットチャネル生成部302、共通制御チャネル生成部303、位相回転量算出部304、サブキャリア割当部305、振幅設定部306や、無線受信機(図10、図21、図28)の無線周波数変換部401、A/D変換部402、フィルタ部403、GI除去部404、直列並列変換部405、FFT部406、伝搬路推定部407、伝搬路重み付け係数算出部408、伝搬路歪補正部409、並列直列変換部410、復調部411、誤り訂正復号化部412、MAC部500、伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部501の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無線送信機1又は無線受信機2の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
単位領域へのパイロットチャネルの割り当て方の一例を示す図である。 逆拡散結果から伝搬路推定値を算出する際に重み付けを行う方法について説明するための図である。 異なる時間帯域に属する単位領域に対してパイロットチャネルを配置する場合について説明するための図である。 本発明の第1の実施形態における無線送信機1から無線受信機2へ信号が到達する様子を示した概略図である。 本実施形態による無線送信機1から無線受信機2に送信される信号について説明するための図である。 CDTDを適用しない場合において、無線送信機1と無線受信機2との間で送受信される信号について説明するための図である。 CDTDを適用した場合において、無線送信機1と無線受信機2との間で送受信される信号について説明するための図である。 本発明の第1の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態による無線送信機1の他の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態による無線受信機2の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態による無線受信機2(図4)の他の構成を示すブロック図である。 無線送信機1(図4)が送信する信号の構成の一例を示す図である。 n本の送信アンテナa1〜anを備える無線送信機から信号を送信する場合について説明するための図である。 閾値αを設定する方法の一例について説明するための図である。 閾値αを設定する方法の他の一例について説明するための図である。 本実施形態によるパイロットチャネルの配置方法の一例を示す図である。 本実施形態による無線送信機1から無線受信機2に送信される信号について説明するための図である。 無線送信機1から送信する信号について説明するための図である。 本発明の第2の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態による無線送信機1の他の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態による無線受信機2の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態において、無線送信機1と無線受信機2との間で送受信される信号の一例について説明するための図である。 本実施形態において、無線送信機1と無線受信機2の間で送受信される信号について説明するための図である。 本実施形態において、無線送信機1と無線受信機2の間で送受信される信号について説明するための図である。 本実施形態において、無線送信機1と無線受信機2の間で送受信される信号について説明するための図である。 本発明の第3の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態による無線送信機1の他の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態による無線受信機2の構成を示すブロック図である。 本実施形態による無線送信機1から信号を送信する方法の一例を示す図である。 本発明の第4の実施形態による無線送信機1の構成を示すブロック図である。 本発明の第4の実施形態による無線送信機1(図4)の他の構成を示すブロック図である。 2つの送信アンテナと1つの受信アンテナとの間の伝搬路の時間領域表現である遅延プロファイルを示す図である。 無線受信機が無線送信機から受信する信号について説明するための図である。 DTDを適用した場合の信号の一例を示す図である。 CDTDを適用した場合の信号の一例を示す図である。 無線送信機が送信する信号に配置されるパイロットチャネルを示す図である。 無線送信機が送信する信号に配置されるパイロットチャネルを示す図である。 従来技術の問題を説明するための図である。
符号の説明
1・・・無線送信機、2・・・無線受信機、a1、a2・・・送信アンテナ、a3・・・受信アンテナ、101・・・誤り訂正符号化部、102・・・変調部、201・・・位相回転部、202・・・IFFT部、203・・・並列直列変換部、204・・・GI付加部、205・・・フィルタ部、206・・・D/A変換部、207・・・無線周波数変換部、301・・・制御部、302・・・パイロットチャネル生成部、303・・・共通制御チャネル生成部、304・・・位相回転量算出部、305・・・サブキャリア割当部、306・・・振幅設定部、307・・・伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部、401・・・無線周波数変換部、402・・・A/D変換部、403・・・フィルタ部、404・・・GI除去部、405・・・直列並列変換部、406・・・FFT部、407・・・伝搬路推定部、408・・・伝搬路重み付け係数算出部、409・・・伝搬路歪補正部、410・・・並列直列変換部、411・・・復調部、412・・・誤り訂正復号化部、500・・・MAC部、501・・・伝搬路推定値算出パイロットチャネル数決定部、502・・・伝搬路推定値算出パイロットチャネル数取得部

Claims (18)

  1. 複数の送信アンテナと、
    前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を決定するパイロットチャネル数決定部と、
    前記パイロットチャネル数の情報を格納した信号を生成する制御チャネル生成部と、
    前記制御チャネル生成部が生成した信号を前記複数の送信アンテナから送信するアンテナ毎信号処理部と、
    を有することを特徴とする無線送信機。
  2. 前記パイロットチャネル数決定部は、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0か否かに基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を決定することを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。
  3. 前記パイロットチャネル数決定部は、前記複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間が0ではない場合に、送信遅延時間が0である場合に比べて、前記伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を減少させることを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。
  4. 前記パイロットチャネル数決定部は、前記複数の送信アンテナから送信する信号間の遅延時間が所定の閾値より大きい場合に、当該閾値より小さい場合に比べて、パイロットチャネル数を減少させることを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。
  5. 前記所定の閾値は、チャンクの周波数帯域幅の逆数であることを特徴とする請求項4に記載の無線送信機。
  6. 前記所定の閾値は、ユーザ占有帯域幅の逆数であることを特徴とする請求項4に記載の無線送信機。
  7. 前記パイロットチャネル数決定部は、遅延送信ダイバーシチにより前記複数の送信アンテナから送信する信号間の遅延量が増加するにつれて、パイロットチャネル数を減少させることを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。
  8. 前記パイロットチャネル数に基づいてパイロットチャネルの振幅を可変させる振幅設定部を有することを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。
  9. 受信アンテナと、
    前記受信アンテナが受信した信号に含まれる遅延送信ダイバーシチの遅延時間情報に基づいて、伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を取り出すパイロットチャネル数決定部と、
    前記受信アンテナが受信した信号に含まれるパイロットチャネルのうち前記パイロットチャネル数情報で定まる数のパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定する伝搬路推定部と、
    を有することを特徴とする無線受信機。
  10. 前記パイロットチャネル数決定部は、前記受信アンテナが受信した信号に含まれる遅延送信ダイバーシチの遅延時間情報が0か否かに基づいて伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を決定することを特徴とする請求項に記載の無線受信機。
  11. 前記パイロットチャネル数決定部は、前記遅延送信ダイバーシチの遅延時間が0ではない場合には、遅延時間が0である場合に比べて、パイロットチャネル数を減少させたパイロットチャネル数情報を生成することを特徴とする請求項に記載の無線受信機。
  12. 前記パイロットチャネル数決定部は、遅延送信ダイバーシチによる前記無線送信機が具備する複数の送信アンテナ間の遅延量が所定の閾値より大きい場合に、当該閾値より小さい場合に比べて、パイロットチャネル数を減少させたパイロットチャネル数情報を生成することを特徴とする請求項に記載の無線受信機。
  13. 前記所定の閾値は、チャンクの周波数帯域幅の逆数であることを特徴とする請求項12に記載の無線受信機。
  14. 前記所定の閾値は、ユーザ占有帯域幅の逆数であることを特徴とする請求項12に記載の無線受信機。
  15. 前記パイロットチャネル数決定部は、遅延送信ダイバーシチの遅延量が増加するにつれて、パイロットチャネル数を減少させたパイロットチャネル数情報を生成することを特徴とする請求項に記載の無線受信機。
  16. 請求項1に記載の無線送信機と、請求項に記載の無線受信機とからなることを特徴とする無線通信システム。
  17. 複数の送信アンテナ間に与えられる送信遅延時間に基づいて、伝搬路を推定するために使用するパイロットチャネル数を決定し、
    前記パイロットチャネル数の情報を格納した信号を生成し、
    前記信号を前記複数の送信アンテナから送信することを特徴とする無線送信方法。
  18. 受信アンテナが受信した信号に含まれる遅延送信ダイバーシチの遅延時間情報に基づいて、伝搬路推定に使用するパイロットチャネル数であるパイロットチャネル数情報を取り出し、
    前記受信アンテナが受信した信号に含まれるパイロットチャネルのうち前記パイロットチャネル数情報で定まる数のパイロットチャネルを用いて伝搬路を推定することを特徴とする無線受信方法。
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